PROBLEMAS TERMOQUÍMICA/CINÉTICA QUÍMICA 2º BACH.

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1 PROBLEMAS TERMOQUÍMICA/CINÉTICA QUÍMICA P.A.U C.V. 2º BACH. 1. Calcule la entalpía de frmación estandar del mnóxid de nitrógen a presión cnstante, expresándla en kj/ml, a partir de las siguientes ecuacines termquímicas: N 2 (g) + 2 O 2 (g) 2 NO 2 (g) H 1 = 67,78 kj 2 NO (g) + O 2 (g) 2 NO 2 (g) H 2 = -112,92 Kj (C- Juni 2000) 2. Sabiend que : CaO (s) + CO 2 (g) CaCO 3 (s) H = -42,5 kcal/ml. Indicar cuál cuáles de las siguientes mezclas de reactivs liberarán 42,5 kj según la reacción anterir. Raznar la respuesta. a) 56g de CaO y 44 g de CO 2. b) 13,4 g de CaO y 10,5 g de CO 2. c) 1,34 g de CaO y 1,05 g de CO 2. d) 234 g de CaO y 184 g de CO 2. e) 13,4 g de CaO y 21 g de CO 2. Dats: 1 calría = 4,184 J Ar (C) = 12 ; Ar (O) = 16 ; Ar (Ca) = 40 (C- Septiembre 1999) 3. El etanl y el dimetiléter tienen la misma fórmula mlecular, C 2 H 6 O. Sabiend que: C 2 H 5 OH (g) => 2 C (g) + 6 H (g) + O (g) H= 3232 kj CH 3 O CH 3 (g) => 2 C (g) + 6 H (g) + O (g) H= 3186 kj Indicar cuál entre las siguientes, es la mejr explicación de la diferencia entre las entalpías de las citadas reaccines. Además, justificar la elección indicand pr qué se descarta el rest. a) El dimetiléter es más vlátil que el etanl. b) Ls átms de C, H y O se encuentran enlazads de distinta manera en ls ds cmpuests. c) Un ml de etanl pesa más que un ml de dimetiléter. d) La reacción de frmación del dimetiléter es más extérmica que la del etanl. (P-Juni 1998) 4. La vaprización de 1 ml de mercuri a 350ºC y presión cnstante de 1 atmósfera, absrbe 270 J/g de Hg vaprizad. Calcular: a) El trabaj de expansión realizad en kj/ml a presión cnstante. b) La variación de energía interna experimentada, en kj/ml. c) La variación de entalpía experimentada, en kj/ml. Dats: Ar (Hg)= 201; densidad del Hg líquid= 13,6 g/ml; 1 atmósfera = pascales; R= 8,31 J/ml K; R= 0,082 atm L/(K ml) (P-Juni 1999) 5. a) Escriba la reacción ajustada de hidrgenación del etin (acetilen) para btener eten y la reacción de hidrgenación del eten para btener etan, ambas a 25ºC. b) La entalpía de hidrgenación del etin a eten es de 174,5 kj/ml, y la entalpía de hidrgenación del eten a etan es de 137,3 kj/ml. Calcule la entalpía de deshidrgenación del etan para btener etin a 25ºC.

2 c) Calcule la entalpía crrespndiente a la reacción de deshidrgenación de 1,0 grams de etan para btener eten a 25ºC Dats: Ma (H) = 1; Ma (C) = 12 (P-Juni 2000) 6. El ácid acétic se btiene industrialmente pr la reacción entre metanl y mnóxid de carbn. a) Raznar si la reacción es extérmica endtérmica. b) Calcular la cantidad de energía intercambiada al hacer reaccinar 50 Kg de metanl cn 30 Kg de mnóxid de carbn, si el rendimient de la reacción es del 80 %. Dats: Entalpías de frmación: (metanl) = -238 KJ / ml (ácid acétic) = -485 KJ/ml (mnóxid de carbn) = KJ / ml Masas atómicas: H = 1; C = 12; O = 16. (P-Juni 2002) 7. El butan es un cmpuest gases que puede experimentar una reacción de cmbustión. a) Frmule la reacción y ajústela estequimétricamente. b) Calcule el calr (en Kcal) que puede suministrar una bmbna que cntiene 4 Kg de butan. c) Calcule el vlumen de xígen, medid en cndicines nrmales, que será necesari para la cmbustión de td el butan cntenid en la bmbna. Dats: Masas atómicas: C: 12; O: 16; H: 1 C 4 H 10 (g) = KJ / ml H f H f H 2 O (l) = KJ / ml H f CO 2 (g) = kj/ml ; 1 Kcal = 4,18 KJ (P-Juni 2003) 8. Dadas las reaccines: Na (s) + ½Cl2 (g) Na (g) + Cl (g) ΔH = kj Na (g) + Cl (g) Na + (g) + Cl - (g) ΔH = kj Na (s) + ½Cl2 (g) NaCl (s) ΔH = kj a) Calcule la variación de entalpía para la reacción Na + (g) + Cl - (g) NaCl (s). b) Calcule el cantidad de energía intercambiada en frma de calr al frmarse 100 g de NaCl(s) según la reacción del apartad a). c) Calcule la entalpía de frmación de NaCl expresándla en kj/ml y en J/g. Dats : Masas atómicas Na: 23; Cl: 35,5 ) (P-Juni 2005) 9. La variación de entalpía de la reacción: Ag 2 O(s) 2Ag(s) +½O 2 (g) es Hº = +30,60 kj. Sabiend que la variación de entrpía de esta reacción viene dada pr Sº = +66,04 J/K, y supniend que Hº e Sº permanecen cnstantes cn la temperatura, calcule: a) la variación de energía libre de Gibbs a 25 ºC, indicand si la reacción será n espntánea. b) la temperatura a partir de la cual la reacción es espntánea. (C-Juni 2005)

3 10. Sabiend que el calr de cmbustión del prpan, C 3 H 8 (g) + 5 O 2 (g) 3 CO 2 (g) + 4 H 2 O (l) a presión cnstante y temperatura de 25ºC es 2218,8 kj/ml, calcule: a) La variación de energía interna, en kj/ml. b) La entalpía de frmación estándar del agua líquida Dats: (CO2 g) = - 393,5 kj/ml; (C3H8 g) = - 103,8 kj/ml; R = 8,31 J/mlK (P-Septiembre 2000) 11. A) Las entalpías de cmbustión de ls cmpuests líquids C 2 H 6 O y C 2 H 4 O sn respectivamente 327,6 y 279,0 Kcal/ml. Aplicand la ley de Hess calcular la variación de entalpía para la xidación: 2 C 2 H 6 O (l) + O 2 (g) 2 C 2 H 4 O (l) + 2 H 2 O(l) B) Escribir la fórmula desarrllada y el nmbre sistemátic de al mens un cmpuest que crrespnda a cada una de las fórmulas empíricas C 2 H 4 O y C 2 H 6 O. Indicar el nmbre de la función rgánica presente en cada cmpuest. (C-Septiembre 1999) 12. Las entalpías de cmbustión en cndicines estándar, Hº, del eten (g) y del etanl (l) sn KJ / ml y KJ / ml, respectivamente. Calcular: a) La entalpía en cndicines estándar de la reacción: C 2 H 4 (g) + H 2 O (l) C 2 H 5 OH(l) b) Indicar si la reacción es ex endtérmica. c) La cantidad de energía absrbida cedida al sintetizar 75 g de etanl a partir de eten y agua. Dats: masas atómicas: H = 1; C = 12; O = 16 (P-Septiembre 2002) 13. Durante la década de ls añs cuarenta y debid a la escasez de gaslina se utilizó cm cmbustible para autmóviles el mnóxid de carbn btenid a partir del carbón en ls gasógens. Sabiend que la cmbustión del CO (g) para dar CO 2 (g) tiene una variación de entalpía de -283 kj/ml a 25º C. a) Calcular la variación de entalpía de frmación del mnóxid de carbn. b) Qué cantidad de calr se pdría btener al quemar 100 m3 de CO medids a 25 ºC y 750 mm Hg? c) Qué vlumen cuparía el O 2 (g) necesari para la cmbustión del apartad anterir, medid en las mismas cndicines de presión y temperatura que el CO? Dats: R = 0,082 atm l/k ml H CO2 (g) = -393,5 kj/ml f (C- Septiembre 1998) 14. La gaslina es una mezcla cmpleja de hidrcarburs que a efects práctics cnsiderarems que está cnstituida únicamente pr ctan, C 8 H 18 (l). La cmbustión de un hidrcarbur prduce agua y dióxid de carbn. Se queman cmpletamente 60 L de ctan. Calcule:

4 a) El vlumen de aire, en m 3, que se necesitará, medid a 765 mmhg y 25 ºC, para levar a cab esta cmbustión. b) La masa de agua, en kg, prducida en dicha cmbustión. c) El calr que se desprende. Dats: El aire cntiene un 21% en vlumen de xígen. Densidad del ctan: 0,8 g/ml. 1 atm = 760 mmhg. R = 0,082 atm L K-1 ml-1 Masas atómicas: H: 1; C: 12; O: 16. Entalpías de frmación estándar,: CO 2 (g) = 393,5 kj ml-1; H 2 O (l) = 285,8 kj ml-1; C 8 H 18 (l) = 249,8 kj ml-1 (P- Septiembre 2009) 15. En la cmbustión de 9,2 g de etanl (l), a 25ºC se desprenden 274,1 kj, mientras que en la cmbustión de 8,8 g de etanal (l),,a 25ºC se desprenden 234,5 kj. En ests prcess de cmbustión se frman CO 2 (g) y H 2 O(l) cm prducts. a) Escriba las ecuacines ajustadas crrespndientes a la cmbustión del etanl y a la del etanal. b) Calcule el calr desprendid en la cmbustión de 1 ml de etanl así cm en la cmbustión de 1 ml de etanal. c) Mediante reacción cn xígen (g) el etanl (l) se transfrma en etanal(l) y H 2 O (l). Calcule H 0 la transfrmación de 1 ml de etanl (l) en etanal (l). Dats: Masas atómicas.- H: 1, C: 12, O: 16. (P-Septiembre 2008) 16. El ctan, C 8 H 18 (l), es un hidrcarbur líquid de densidad 0,79 kg/l y es el cmpnente mayritari de la gaslina. Teniend en cuenta las entalpías de frmación estándar que se dan al final del enunciad, calcule: a) La entalpía mlar de cmbustión del ctan, C 8 H 18 (l) (l), en cndicines estándar. b) Si 1 L de ctan cuesta 0,97, cuál será el cste de cmbustible (ctan) necesari para prducir 106 J de energía en frma de calr? c) Cuál será el vlumen de ctan que debe quemarse para fundir 1 kg de hiel si la entalpía de fusión del hiel es +6,01 kj/ml? DATOS: Masas atómicas.- H: 1 ; C: 12 ; O: 16. Entalpías de frmación estándar: [C8H18(l)]= -249,9 kj/ ml [CO 2 (g)] = -395,5 kj/ml; [H 2 O (l)] = -285,8 Kj/ml (P- Septiembre 2003) 17. La mezcla cnstituida pr hidracina, N 2 H 4, y tetraóxid de dinitrógen, se utiliza en la prpulsión de chetes espaciales, ya que el extrardinari vlumen gases generad en la reacción genera el impuls al expeler ls gases desde la cámara del chete. La reacción ajustada es la siguiente: 3 N 2 H 4 (l) + N 2 O 4 (g) 4N 2 (g) + 2 H 2 (g) + 4 H 2 O (g) a) Calcule la variación de entalpía estándar Hº reacción para la reacción anterir, indicand si la reacción absrbe cede energía en frma de calr. b) Qué cantidad de energía en frma de calr se absrberá cederá cuand reaccinen 4500 g de hidracina cn la cantidad adecuada de N 2 O 4? c) Si la reacción del apartad b) se lleva a cab a 800 ºC y 740 mmhg, cuál será el vlumen que cuparían ls gases prduct de la reacción?

5 DATOS: Masas atómicas.- H: 1, N: 14, O: 16. R = 0,082 atm L/K ml (kj/ml): [N 2 H 4 (l)]= 50,63 ; ( N 2 O 4 (g) ]= 9,16 kj/ml ; [H 2 O (g)]= -241,82kJ/ml (P- Septiembre 2006) 18. En 1947 un barc cargad de fertilizante a base de nitrat amónic, NH 4 NO 3, estalló en Texas City (Texas, USA) al prvcarse un incendi. La reacción de descmpsición explsiva del nitrat amónic se puede escribir según: 2 NH 4 NO 3 (s) 2 N 2 (g) + O 2 (g) + 4 H 2 O (g) Calcule: a) el vlumen ttal en litrs de ls gases frmads pr la descmpsición de 1000 kg de nitrat amónic, a la temperatura de 819 ºC y 740 mmhg. b) la cantidad de energía en frma de calr que se desprende en la descmpsición de 1000 kg de nitrat amónic. DATOS: Masas atómicas.- H=1; N=14; O=16; R = 0,082 atm L K -1 ml -1. 1atmósfera=760 mmhg [NH 4 NO 3 (s)]= -366,0 kj ml-1; [H 2 O (g)]= -241,82 kj ml-1. (C-Juni 2009) 19. El etanl(l), está siend cnsiderad cm un psible sustitut de ls cmbustibles fósiles tales cm el ctan (l), cmpnente mayritari de la gaslina. Teniend en cuenta que la cmbustión, tant del etanl cm del ctan, da lugar a CO 2 (g) y H 2 O(l), calcule: a) La entalpía crrespndiente a la cmbustión de 1 ml de etanl y la crrespndiente a la cmbustión de 1 ml de ctan. b) La cantidad de energía en frma de calr que desprenderá al quemarse 1 gram de etanl y cmpárela cn la que desprende la cmbustión de 1 gram de ctan. c) La cantidad de energía en frma de calr que se desprende en cada una de las reaccines de cmbustión (de etanl y de ctan) pr cada ml de CO 2 que se prduce. Dats: [etanl (l)] = -277,7 kj ml -1 ; [ctan (l)] = -250,1 kj ml-1; [CO 2 (g)] = -393,5 kj ml-1; [H 2 O (l)] = -285,8 kj ml-1; Masas atómicas: H: 1; C: 12; O: 16. (P-Juni 2008) 20- El prpan (g), es un hidrcarbur que se utiliza habitualmente cm cmbustible gases. En un reactr de 25 L de vlumen mantenid a una temperatura cnstante de 150 ºC se intrducen 17,6 g de prpan, y 72 g de xígen. La reacción de cmbustión se inicia mediante una chispa eléctrica. Calcule: a) La cantidad (en grams) de vapr de agua, btenida tras finalizar la reacción de cmbustión del prpan. b) La cantidad de energía en frma de calr que se libera cm cnsecuencia de la reacción de cmbustión anterir. c) La presión ttal en el interir del reactr una vez ha finalizad la reacción.

6 DATOS: [prpan (g)] = -103,8 kj ml -1, [CO 2 (g)] = -393,5 kj ml -1 [H 2 O (g)] = -241,8 kj ml -1-1 Masas atómicas: H: 1; C: 12; O: 16 R = 0,082 atm L K -1 ml (P- Juni 2007) 21. El trinitrtluen (TNT), C 7 H 5 (NO 2 ) 3, es un explsiv muy ptente que presenta cm ventaja frente a la nitrglicerina su mayr estabilidad en cas de impact. La descmpsición explsiva del TNT se puede representar mediante la siguiente ecuación: 2 C 7 H 5 (NO 2 ) 3 (s) 7 C (s) + 7 CO (g) + 3 N 2 (g) + 5 H 2 O (g) a) Calcule el calr prducid al "expltar" 2,27 kilgrams de TNT. b) Calcule el vlumen ttal (en litrs) cupad pr ls gases liberads en dicha explsión a 500ºC y 740 mm Hg. -1 DATOS: Masas atómicas.- H: 1, C: 12, O: 16, N: 14. R = 0,082 atm L K -1 ml 1 atm = 760 mmhgentalpías de frmación estándar: TNT(s)] = -364,1 kj/ml; [CO(g)]= -110,3 kj/ml; (H 2 O(g)]= -241,6 kj/ml (P-Juni 2006) 22. Las mezclas de termita se utilizan en algunas sldaduras debid al carácter fuertemente extérmic de la siguiente reacción: Fe O + Al Al O + Fe 2 3( s) ( s) 2 3( s) ( s) a) Ajuste la reacción anterir y calcule la cantidad de energía en frma de calr que se libera al reahccinar 2 grams de Fe 2 O 3 cn la cantidad adecuada de Al. b) Qué cantidad de Al, en grams, será necesaria para que reaccine cn la cantidad adecuada de Fe 2 O 3 para que se liberen 10 6 J de energía en frma de calr? DATOS (kj/ml) H [ FeO ] = 824; H [ Al O ] = 1676 f 2 3( s) Ma(O) = 16 ; Ma(Al) = 27 ; Ma(Fe) = 55.8 f 2 3( s) (P.B-septiembre 2010) 23. La reacción de la hidracina N 2 H 4, cn el peróxid de hidrógen, se usa en la prpulsión de chetes. La reacción ajustada que tiene lugar es la siguiente: + + H = kj 2H 2H2O 4( ) 2( l) 2( g) 4H l 2O( g) a) Calcule la entalpía de frmación estándar de la hidracina. b) Calcule el vlumen ttal, en litrs, de ls gases frmads al reaccinar 320 g de hidracina cn la cantidad adecuada de peróxid de hidrógen a 600ºC y 650 mm Hg DATOS: (kj/ml) H [ H O ] = H [ H O ] = f 2 2( l) f 2 ( g) (P.A-Juni 2010)

7 24. El metanl se puede btener a partir de la reacción: 2 H 2 (g) + CO (g) CH 3 OH (l) ; H = -128 Kj a) Si la entalpía de frmación del mnóxid de carbn, CO (g), vale -110,5 kj/ml, calcule la entalpía mlar de frmación del metanl líquid. b) Si la entalpía de vaprización del metanl es de 35,2 kj/ml, calcule la entalpía frmación del metanl gas. (P.A-Juni 2011) 25. Cnteste raznadamente y justifique la respuesta. a) Cuál de ls siguientes prcess es siempre espntáne y cuál n l será nunca? PROCESO H S 1 H < 0 S > 0 2 H > 0 S < 0 3 H < 0 S < 0 4 H > 0 S > 0 b) Pr encima de qué temperatura será espntánea una reacción cn H = 98 kj y S = 125 J K -1? (C.A.- Juni 2011) 26) a) Escriba las expresines de velcidad para las siguientes reaccines químicas referidas tant a la desaparición de reactivs cm a la frmación de prducts: a 1 ) 3 O 2 (g) 2 O 3 (g) a 2 ) 4 NO 2 (g) + O 2 (g) 2 N 2 O 5 (g) b) En la reacción: 4 NO 2 (g) + O 2 (g) 2N 2 O 5 (g), el xígen mlecular en un determinad mment se está cnsumiend cn una velcidad de 0,024 M/s. b 1 ) Cn qué velcidad se está frmand en ese instante el prduct N 2 O 5? b 2 ) Cn qué velcidad se está cnsumiend, en ese mment, el reactiv NO 2? (C.A.-Juni 2011) 27) El prces de ftsíntesis se puede representar pr la ecuación química siguiente: Calcule: 6 CO 2 (g) + 6 H 2 O (l) C 6 H 12 O 6(S) + 6 O 2 (g) Hº = +3402,8 kj a) La entalpía de frmación estándar de la glucsa, C 6 H 12 O 6. b) La energía necesaria para la frmación de 500 g de glucsa mediante ftsíntesis. DATOS.- Masas atómicas: H = 1; C = 12; O = 16; Hfº [CO 2 (g)]= -393,5 kj/ml ; Hfº [H 2 O(l)]= -285,8 kj/ml ; (PA-Juni 2012)

8 28) La descmpsición de la piedra caliza, CaCO 3(s), en cal viva, CaO (s), y CO 2(g), se realiza en un hrn de gas. a) Escriba la reacción ajustada de la descmpsición de la caliza y calcule la cantidad de energía, en frma de calr, necesaria para btener 1000 kg de cal viva, CaO (s), pr descmpsición de la cantidad adecuada de CaCO 3(s) b) Si el calr prprcinad al hrn en el apartad anterir prviene de la cmbustión del butan, C 4 H 10(g), qué cantidad de butan (en kg) será necesari quemar para la btención de ls 1000 kg de cal viva, CaO (s)? DATOS: Ma: H = 1 ; C = 12 ; O = 16 ; Ca = 40.1 ; Entalpías de frmación estándar H f (kj/ml): CaCO 3(s) = ; CaO (s) = -635 ; CO 2(g) = ; C 4 H 10(g) = ; H 2 O (l) = (PA- Juni 2013) 29) Dadas las entalpías estándar de cmbustión del hexan líquid, C 6 H 14(l), C (s), e H 2(g), calcule: a) La entalpía de frmación del hexan líquid, C 6 H 14(l), a 25ºC b) El númer de mles de H 2(g) cnsumids en la frmación de cierta cantidad de C 6 H 14(l), si en la citada reacción se han liberad 30 kj. DATOS: Entalpías de cmbustión estándar H cmbustión(kj/ml): C 6 H 14(l), = ; C (s), = ; H 2(g) = NOTA: cnsidere que en ls prcess de cmbustión dnde se frme agua, ésta se encuentra en estad líquid. (PA- Septiembre 2013) 30) Para la reacción 2NO (g) + O 2(g) 2NO 2(g), la ley de velcidad es: v = k[no] 2 [O 2 ] Cuand las cncentracines iniciales sn: [NO] 0 = y [O 2 ] 0 = (ml/l), la velcidad inicial de reaccón es ml/l s. a) Determine las unidades de la cnstante de velcidad, k b) Calcule el valr de la cnstante de velcidad k, de la reacción. c) Calcule la velcidad de reacción si las cncentracines iniciales sn [NO] 0 = y [O 2 ] 0 = (ml/l) (C5- Juni 2013) 31) Para cada una de las siguientes reaccines, justifique si será espntánea a baja temperatura, si será espntánea a alta temperatura, espntánea a cualquier temperatura n será espntánea para cualquier temperatura. a) 2 NH 3(g) N 2(g) + 3H 2(g) H r = kj b) 2NH 4 NO 3(s) N 2(g) + 4H 2 O (g) + O 2(g) H r = kj c) N 2(g) + 3Cl 2(g) 2NCl 3(l) H r = kj d) 2H 2(g) + O 2(g) 2H 2 O (l) H r = kj (CB-Juli 2013)